非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

非球面镜片面形检测技术综述

非球面镜片的应用越来越广泛,面形误差是影响非球面质量的重要指标,所采用的面形检测方法非常重要。介绍了非球面镜片面形误差的各种检测方法,并对各种检测方法进行了比较。最后,对非球面镜片面形检测技术的发展趋势作出了预测。     

一种快速检测非球面面形的新方法

目前非球面面形的检测方法大部分复杂且费时。介绍了在干涉测量法的基础上利用ZYGO干涉仪的波面相减功能,用波面相减的方法对非球面面形进行测量。利用Matlab软件进行程序设计解决该方法中对理想非球面的Zernike系数计算的关键技术,并验证了程序的正确性。这种方法达到直接检测的目的,缩短检测时间和成本。     

一种测量非球面光学零件面形的新方法

根据激光扫描平移加旋转法的测量原理 ,推导出了非球面光学零件面形测量的数学模型 ;对一个非球面反射镜进行了实测并对测量结果进行插值运算 ,进而拟合出零件面形的曲线方程。     

薄型非球面弹性变形面形复制加工技术研究

提出一种新型非球面加工技术——弹性变形面形复制加工技术,该技术综合利用光学玻璃材料的线弹性特性以及面形复制加工机理,将复杂的非球面加工转变为简易的平面加工,适合加工薄型大曲率半径非球面。阐述弹性变形面形复制加工技术的基本机理,随后以直径为40 mm、顶点曲率半径为2 500 mm的抛物面作为目标面形,通过有限元仿真确定使工件与靠模紧密贴合所需的工件最小去除厚度,建立加工过程的材料去除模型,并由此确定加工时间。在所搭建的弹性变形面形复制加工系统上进行加工试验,试验结果证明所建立材料去除模型有效。最终工件加工面形精度为PV 0.62 μm。对加工面形精度影响因素进行分析,并提出改进工件加工面形精度的措施。     

三维面形数据的计算机处理

详细分析了三维面形数据计算机处理技术中的数据滤波、拟合、重建和消隐的方法原理，给出了三维面形数据的计算机处理实例及其结果。     

一种改进的面形测量新方法

对基于以正弦投影光场为结构光的位相轮廓测量求提出一种改进方案。该方案只需获得相应于投影光场相程分别为—α,0,＋α时的3帧变形光场强度值,即可计算面形数据。它对提高测量精度、测量违反、成像分辨率带来有利和方便。文中还提出一种用来产生正弦投影光场及实现离散相移的高稳定性干涉仪。     

镜面反射面形光学三维测量技术综述

讨论了用于测量镜面反射物体三维面形的各种光学技术。这些技术分为被动式测量和主动式测量两大类。被动式测量包括基于光度学的测量技术和基于镜面反射成分恢复面形技术。主动式测量主要是采用结构光技术测量镜面物体。同漫反射物体的三维测量技术相比,现有镜面物体三维测量技术的发展还不成熟,其技术研究已严重滞后于其需求的快速增长。文章可为深入研究镜面反射物体的三维测量技术提供有益的参考。     

使用红外干涉仪测量非球面面形

文章阐述了使用红外干涉仪测量非球面面形的原理和方法,推导了非球面与标准拟合球面之间的轴向偏差和波像差关系。利用红外干涉仪工作波长长（λ=10.6μm）的优点,可以检测一些非球面度相对比较大的非球面,首先测量非球面与标准拟合球面之间波像差,再将此波像差与通过理论计算得出的波像差进行比较,从而计算出非球面的面形。结果显示非球面面形偏差为1.20μm（PV）,与使用CGH测量的结果比较吻合。实验证明此方法具有操作简单、成本低廉、通用性较强等优点。     

双光源光切法三维轮廓测量的误差分析

本文介绍了光切三维轮廓测量系统的原理和结构，并对其测量精度进行了详细的分析，得出了量化环节和旋转环节为测量的主要误差源的结论。最后，给出了本系统与三坐标测量机的测量结果比较和进一步提高精度的措施     

用于强反射表面形貌测量的投影栅相位法

为了实现强反射表面三维形貌的光学非接触测量,提出一种改进的投影栅相位法。分析了强反射表面的反射光特点及其对相位解算的影响,指出了反射光亮度范围与相机动态范围的不一致是导致传统投影栅相位法测量失效的主要原因;提出了亮暗条纹投射、多曝光时间采集图像和图像合成等技术,使相机亮度测量范围与强反射表面的反射光亮度范围相一致,并分析了此方法的可行性和适应范围。最后,给出了改进投影栅相位法的条纹投射与图像采集步骤。实验结果表明,改进的投影栅相位法克服了强反射表面引起的条纹图像饱和或过暗问题,能够成功测量出99.6%以上的三维点云,有效解决了测量点云缺失问题,能够实现强反射表面三维形貌光学非接触测量。

     

光学非接触三维形貌测量技术新进展

三维物体表面轮廓测量是获取物体形态特征的一种重要手段,在机器视觉、自动加工、工业检测、产品质量控制领域具有重要意义和广阔的应用前景.光学非接触测量由于其高分辨率、无破坏、数据获取速度快等优点而被认为是最有前途的三维形貌测量方法.介绍了光学非接触测量方法中的光切法、基于调制度测量的原理及优缺点,重点介绍了光栅投射法的测量原理,并分析了其研究热点与发展方向.     

高精度非球面表面测量技术研究

追求更高制造精度一直是制造业的目标,制造精度的提高不但取决于机床、刀具和数控技术,而且取决于制造系统所采用测试手段所能达到的测量精度。在诸多非球面测量方案中,接触式光栅测量技术能够达到相对较高测量精度并具有广泛的适用范围。针对该技术在两个方面提出进一步的改进:第一,把原子力显微镜和用于位移精密测量全息光栅引入非球面制造系统,取代机械测头,以便对该系统所采用测试手段进行改进,进而提高该系统测量精度:原子力显微镜的工作模式采用轻敲模式。第二,全息光栅是光栅制造的最新发展,它的各种指标参数均优于刻划光栅,全息光栅位移精密测量技术也优于传统光栅位移测量技术;为进一步提高非球面表面测量精度,采用全息光栅取代普通光栅实现位移精密测量是非常必要的。     

多功能激光数控机床的研究开发

根据激光熔覆技术的自动化设备、专用功能部件研制方面,相对滞后于理论研究发展的现状,研制了一种能够满足切割、熔覆、表面强化、模具加工等功能的“多功能激光数控机床”来满足激光技术在多领域的需要。     

ACQUIREMENT AND COMPUTER PROCESSING OF 3-D SURFACE SHAPE DATA

ＡＣＱＵＩＲＥＭＥＮＴＡＮＤＣＯＭＰＵＴＥＲＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＯＦ３－ＤＳＵＲＦＡＣＥＳＨＡＰＥＤＡＴＡＡＣＱＵＩＲＥＭＥＮＴＡＮＤＣＯＭＰＵＴＥＲＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＯＦ３－ＤＳＵＲＦＡＣＥＳＨＡＰＥＤＡＴＡＳｈｉＪｉｎｆａ；ＬｉａｎｇＸｉｃｈａ...     

多功能激光数控机床的研究开发

根据激光熔覆技术的自动化设备、专用功能部件研制方面，相对滞后于理论研究发展的现状，研制了一种能够满足切割、熔覆、表面强化、模具加工等功能的“多功能激光数控机床”来满足激光技术在多领域的需要。     

3-D measurement and evaluation of surface texture produced by scraping process

The scraping process involves traditional manual work and is an important technique for producing flat bearing surfaces with lubricating grooves on a sliding surface. In order to meet the requirements of precision engineering, the scraped surface should have an equally distributed pattern with a required number of high points per unit area while retaining good flatness. In the machine tool manufacturer’s workshop, however, the quality inspection of scraped surfaces still depends on human eyes. In this study, a 2-D evaluation system is first developed using image processing so that the peak points per area of square inch (PPI) and the percentage of points (POP) can be quantified as parameters. A vision-assisted laser focus probe system is then developed to measure the 3-D form of the scraped profiles. The laser probe is made of a DVD pickup head based on the astigmatic principle. Driven by an XY stage, the entire scraped profile can rapidly be scanned. The quality of the scraped surface can thus be interpreted in a more scientific manner. Based on the measured 3-D data, new evaluation methods are proposed for five parameters, namely the PPI, POP, height of points (HOP) or depth of surroundings (DOS), flatness, and oil retention volume. Experiments show that the 3-D system is consistent with the 2-D system. It not only reveals more surface quality parameters but also uncovers more characteristic surface phenomena than the 2-D image system.